今天介紹美國Scripps研究所Ian A. Wilson團隊和中國香港大學(xué)Chris K. P. Mok團隊合作在Science上發(fā)表的論文,，該工作發(fā)現(xiàn)此前報道的針對SARS-CoV病毒具有中和活性的抗體CR3022, 其同樣可以與導(dǎo)致COVID-19的SARS-CoV-2病毒發(fā)生交叉反應(yīng)，這意味著具有相似基因組序列和結(jié)構(gòu)的兩種病毒可能在S蛋白受體結(jié)構(gòu)(RBD)與上具有保守的抗原表位并被同一種抗體識別,，,，該研究對COVID-19冠狀病毒抗體研究具有指導(dǎo)意義。

表面刺突糖蛋白（S蛋白）是冠狀病毒的主要抗原,，是病毒與宿主受體結(jié)合,，介導(dǎo)病毒與宿主膜融合而進(jìn)入宿主體內(nèi)的關(guān)鍵蛋白,；SARS-CoV-2和SARS-CoV的S蛋白在種系上密切相關(guān)，兩者基因組序列一致性達(dá)到77%,，如此高的序列相似性增加了SARS-CoV-2和SARS-CoV之間的引起交叉反應(yīng)（兩種來源不同的抗原,，彼此之間可以有相同的抗原決定簇，由此決定簇產(chǎn)生的抗體不僅可分別與其自身表明的相應(yīng)抗原表位結(jié)合,，而且還能與另一種抗原的相同表位結(jié)合發(fā)生反應(yīng)）的抗原表位存在的可能性,。CR3022，這是一種靶向SARS病毒受體結(jié)合區(qū)域（RBD）的中和抗體,，以前從一名康復(fù)的SARS患者身上分離得到,；最近的研究表明CR3022也可以結(jié)合SARS-CoV-2的RBD，該發(fā)現(xiàn)為揭示交叉反應(yīng)抗原表位提供了契機,；CR3022同時使用重鏈和輕鏈上所有六個互補決定區(qū)(CDRs)與SARS-CoV-2的RBD作用(圖1),，在抗原表位上的28個殘基（CR3022所覆蓋的殘基）中，有24個（86%）在SARS-CoV-2和SARS-CoV中都保留了,，表位位點的高保守性解釋了CR3022的交叉反應(yīng),，盡管如此，CR3022結(jié)合SARS-CoV RBD的能力高于其結(jié)合SARS-CoV-2的RBD,，這種差異可能是由于兩者抗原表位上的非保守的氨基酸位點,，其中最主要的差異是在SARS-CoV中的N370位點存在N-glycosylation位點，N-glycan sequon(NxS/T)使得在殘基372中出現(xiàn)不同的氨基酸,，SARS-CoV中是蘇氨酸而SARS-CoV-2中是丙氨酸（圖2）,，質(zhì)譜分析表明在SARS-CoV的N-glycosylation位點中確實存在復(fù)合多糖，N370處的N-glycan將與在重鏈和輕鏈之間形成的凹槽相匹配,，這可以增加與CR3022的接觸,，從而增強CR3022的結(jié)合親和力；該結(jié)果也表明SARS-CoV-2和SARS-CoV的RBDs的抗原性差異至少可以歸因于370殘基上的N-glycosylation位點,。

圖1. CR3022與SARS-CoV-2的RBD復(fù)合的結(jié)構(gòu),，其中橙色鏈為CR3022重鏈，黃色鏈為CR3022輕鏈,，淺灰色為SARS-CoV-2的RBD,。

圖 2.（A）是SARS-CoV-2的RBD和SARS-CoV的RBD序列對比，藍(lán)綠色的是CR3022表位殘基,，品紅色的是ACE2結(jié)合殘基,，星號的是非保守表位殘基。（B-E）為非保守表位殘基和CR3022的相互作用,，帶有括號的就是SARS-CoV的氨基酸突變,，藍(lán)綠色為SARS-CoV-2的RBD，橙色為CR3022的重鏈,，黃色為輕鏈,，殘基標(biāo)號是根據(jù)在SARS-CoV-2的S蛋白序列,，其中（B）展示了SARS-CoV-2在372殘基有丙氨酸，而SARS-CoV有蘇氨酸,；（C）SARS-CoV的RBD重的N370多糖潛在位置位于虛線框內(nèi),，CR3022顯示為靜電勢表面；（D）P384與CR3022重鏈的T31,、S96,、T100相互作用，SARS-CoV中的丙氨酸當(dāng)與CR3022結(jié)合時其主干采用不同的構(gòu)象,；（E）T340與CR3022輕鏈的S27f氫鍵結(jié)合,，SARS-CoV的蛋氨酸可能會將其側(cè)鏈插入CR3022輕鏈的Y27d,I28,Y32,W50形成的疏水囊中。

作者測試CR3022在體外微量中和試驗中是否可以中和SARS-CoV-2和SARS-CoV,，發(fā)現(xiàn)CR3022在最高濃度400 條件下無法中和SARS-CoV-2,該結(jié)果可以解釋CR3022對SARS-CoV-2表現(xiàn)低的結(jié)合親和力,。SARS-CoV-2與SARS-CoV具有相同的宿主受體ACE2，CR3022的抗原表位與ACE2結(jié)合位點不重疊（圖3）,，這意味著CR3022中和SARS-CoV的機制不依賴于直接阻斷受體結(jié)合,；事實上，已經(jīng)證實CR3022可以增強其他以RBD為靶點的抗體中和SARS-CoV能力,，盡管在體外試驗中CR3022本身不能中和SARS-CoV-2,，但是CR3022是否可以增強以SARS-CoV-2的RBD為靶標(biāo)的單克隆抗體中和能力尚待確定,。SARS-CoV-2 S蛋白的RBD和其他冠狀病毒一樣會進(jìn)行鉸鏈?zhǔn)揭苿?，在“向上”或“向下”的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，而ACE2宿主受體僅在RBD表現(xiàn)“向上”狀態(tài)下才可與其結(jié)合,，這和CR3022和RBD結(jié)合情況一樣,。；CR3022：SARS-CoV-2 RBD復(fù)合物與SARS-CoV-2的S蛋白結(jié)構(gòu)對比表明,，若CR3022的可變區(qū)采用“向下”狀態(tài),，則會和相鄰的RBD發(fā)生沖突；此外,，CR3022可變區(qū)將與RBD下的S2沖突,，CR3022恒定區(qū)將與N-terminal區(qū)沖突；當(dāng)三聚體上的RBD標(biāo)靶和相鄰的RBD標(biāo)靶都處于“向上”狀態(tài)時候,，與CR3022可變區(qū)的沖突可以得到部分緩解,，進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)建模表明再對RBD標(biāo)靶進(jìn)行輕微旋轉(zhuǎn)可以避免所有沖突；作者的ELISA實驗表明CR3022可以與SARS-CoV-2進(jìn)行反應(yīng),，和一個SARS-CoV的特異性抗體m396相比,，CR3022與SARS-CoV-2病毒具有更高的結(jié)合信號。

圖 3.CR3022-SARS-CoV-2 RBD復(fù)合物和ACE2-SARS-CoV-2 RBD復(fù)合物基于SARS-CoV-2 RBD結(jié)構(gòu)對比,，淺灰色的是RBD,，黃色的是CR3022,，綠色的是ACE2。

總之,，論文分析了SARS-CoV-2如何被體液免疫反應(yīng)靶向,，并發(fā)現(xiàn)了SARS-CoV-2和SARS-CoV之間的共同保留的抗原表位，雖然CR3022在體外試驗中不能中和SARS-CoV-2,，但在體外試管中無中和活性且在生物體內(nèi)可以起到輔助作用的病毒抗體例子有很多,，已經(jīng)報道的就有流感病毒、皰疹病毒,、登革熱病毒等,，故CR3022抗原表位有可能在生物體內(nèi)具有輔助效果；抗原表位的可用性不僅可以用于SARS-CoV-2的疫苗設(shè)計,，還可以用于應(yīng)對未來冠狀病毒流行病和傳染病對應(yīng)的交叉保護抗體的設(shè)計,。

Meng Yuan et al., (2020) A highly conserved cryptic epitope in the receptor-binding domains of SARS-CoV-2 and SARS-CoV. Science. DOI: 10.1126/science.abb7269